ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Редько Р.А., Гориня Л.М. Лабораторна робота з фізики на тему:Вивчення закону Ома Київ 2010 Лабораторна робота №7 Вивчення закону Ома 1. Мета роботи. Встановити залежність сили струм від напруги у зразку з монокристалу визначеної речовини та визначити його опір, питому електропровідність та концентрацію носіїв струму. 2. Теоретичні відомості. Електричним струмом провідності називається впорядкований рух заряджених частинок – носіїв заряду. Струм провідності має місце в тому випадку, якщо в середовищі є електричне поле та носії струму, які здатні переміщуватись в ньому. Носіями струму можуть бути електрони, позитивні та негативні іони та інші заряджені частинки. Електричний струм характеризується напрямком та силою. За напрямок струму прийнято напрямок руху додатних заряджених частинок. Силою струму І називається фізична величина, яка чисельно рівна першій похідній від заряду, що переноситься через поперечний переріз провідника, по часу:
(1) Вона показує який заряд переноситься через поперечний переріз провідника за одиницю часу. Якщо сила струму та його напрям протягом часу не змінюються, то струм називається постійним. Сила постійного струму визначається співвідношенням:
, (2) де q – абсолютна величина заряду, що переноситься через поперечний переріз провідника, t – час, за який переноситься заряд. В СІ одиниці сили струму А (ампер) та часу с (секунда) є основними, а одиниця заряду Кл (кулон) визначається як заряд, що переноситься через поперечний переріз провідника за 1 с при силі струму в 1 А, отже 1 Кл =1 А·1 с Згідно закону Ома, який був встановлений дослідним шляхом, сила струму, що протікає в провіднику, прямо пропорційна напрузі на провіднику:
(3) Графічно залежність I=f(U) зображується прямою, що проходить через початок координат (рис. 1) і називається вольт-амперною характеристикою (ВАХ). Величина
, яка є коефіцієнтом пропорційності, називається електропровідністю провідника, а величина R – його електричним опором. В СІ опір вимірюється в Ом (омах). 1 Ом це опір такого провідника, в якому при напрузі в 1 В тече струм силою в 1 А, тобто
Рис. 1. Електропровідність в СІ вимірюється в См (сіменсах). 1 См – це електропровідність провідника опором в 1 Ом, тобто
Електричний опір залежить від форми, розмірів і матеріалу провідника. Для однорідного провідника циліндричної форми
, (4) де l- довжина провідника, S- площа поперечного перерізу провідника, ρ- питомий опір матеріалу провідника. З формули (4) слідує, що
, (5) тобто питомий опір ρ чисельно збігається з опором R провідника одиничної довжини з одиничною площею поперечного перерізу і вимірюється в СІ в Ом·м. Величина
, (6) обернена питомому опору, називається питомою електропровідністю. В СІ вона вимірюється в Ом-1 м-1=См м-1. При протіканні струму через різні ділянки перерізу провідника за одиницю часу може переноситися різний по величині заряд. Для характеристики розподілу сили струму по площі поперечного перерізу провідника та напрямку струму використовується величина
, яка називається вектором густини електричного струму. За числовим значенням
, (7) де
- сила струму, що протікає через елемент площі поперечного перерізу
. Величина вектора густини струму показує, яка сила струму припадає на одиницю площі поперечного перерізу провідника. У СІ густина струму вимірюється в
. Закон Ома (3) справедливий для конкретного провідника з опором R і називається інтегральним законом Ома для ділянки кола, яка не містить ЕРС (для однорідної ділянки кола). Якщо на ділянці кола крім напруги U, діє е...